Kloriddiffusjon i betong. Vurdering av aldringseffekten ved felteksponering

www.coinweb.no SINTEF Building and Infrastructure Ola Skjølsvold Kloriddiffusjon i betong. Vurdering av aldringseffekten ved felteksponering COIN Project report 11-2009

SINTEF Building and Infrastructure Ola Skjølsvold Kloriddiffusjon i betong. Vurdering av aldringseffekten ved felteksponering COIN P4 Operational service life design SP 4.1 Service life modelling COIN Project report 11 2009

COIN Project report no 11 Ola Skjølsvold Kloriddiffusjon i betong. COIN P4 Operational service life design SP 4.1 Service life modelling Keywords: Materialteknologi, betong, diffusjon, klorid, sjøvann, aldring ISSN 1891 1978 (online) ISBN 978-82-536-1088-7(pdf) Copyright SINTEF Building and Infrastructure 2009 The material in this publication is covered by the provisions of the Norwegian Copyright Act. Without any special agreement with SINTEF Building and Infrastructure, any copying and making available of the material is only allowed to the extent that this is permitted by law or allowed through an agreement with Kopinor, the Reproduction Rights Organisation for Norway. Any use contrary to legislation or an agreement may lead to a liability for damages and confiscation, and may be punished by fines or imprisonment. Address: Forskningsveien 3 B POBox 124 Blindern N-0314 OSLO Tel: +47 22 96 55 55 Fax: +47 22 69 94 38 and 22 96 55 08 www.sintef.no/byggforsk www.coinweb.no Cooperation partners / Consortium Concrete Innovation Centre (COIN) Aker Solutions Contact: Jan-Diederik Advocaat Email: jan-diederik.advocaat@akersolutions.com Tel: +47 67595050 Borregaard Ligno Tech Contact: Kåre Reknes Email: kare.reknes@borregaard.com Tel: +47 69118000 maxit Group AB Contact: Geir Norden Email: geir.norden@maxit.no Tel: +47 22887700 Norcem AS Contact: Terje Rønning Email: terje.ronning@norcem.no Tel: +47 35572000 NTNU Contact: Terje Kanstad Email: terje.kanstad@ntnu.no Tel: +47 73594700 Rescon Mapei AS Contact: Trond Hagerud Email: trond.hagerud@resconmapei.no Tel: +47 69972000 SINTEF Building and Infrastructure Contact: Tor Arne Hammer Email: tor.hammer@sintef.no Tel: +47 73596856 Skanska Norge AS Contact: Sverre Smeplass Email: sverre.smeplass@skanska.no Tel: +47 40013660 Spenncon AS Contact: Ingrid Dahl Hovland Email: ingrid.dahl.hovland@spenncon.no Tel: +47 67573900 Norwegian Public Roads Administration Contact: Kjersti K. Dunham Email: kjersti.kvalheim.dunham@vegvesen.no Tel: +47 22073940 Unicon AS Contact: Stein Tosterud Email: stto@unicon.no Tel: +47 22309035 Veidekke Entreprenør ASA Contact: Christine Hauck Email: christine.hauck@veidekke.no Tel: +47 21055000

Preface This study has been carried out within COIN - Concrete Innovation Centre - one of presently 14 Centres for Research based Innovation (CRI), which is an initiative by the Research Council of Norway. The main objective for the CRIs is to enhance the capability of the business sector to innovate by focusing on long-term research based on forging close alliances between research-intensive enterprises and prominent research groups. The vision of COIN is creation of more attractive concrete buildings and constructions. Attractiveness implies aesthetics, functionality, sustainability, energy efficiency, indoor climate, industrialized construction, improved work environment, and cost efficiency during the whole service life. The primary goal is to fulfil this vision by bringing the development a major leap forward by more fundamental understanding of the mechanisms in order to develop advanced materials, efficient construction techniques and new design concepts combined with more environmentally friendly material production. The corporate partners are leading multinational companies in the cement and building industry and the aim of COIN is to increase their value creation and strengthen their research activities in Norway. Our over-all ambition is to establish COIN as the display window for concrete innovation in Europe. About 25 researchers from SINTEF (host), the Norwegian University of Science and Technology - NTNU (research partner) and industry partners, 15-20 PhD-students, 5-10 MSc-students every year and a number of international guest researchers, work on presently 5 projects: Advanced cementing materials and admixtures Improved construction techniques Innovative construction concepts Operational service life design Energy efficiency and comfort of concrete structures COIN has presently a budget of NOK 200 mill over 8 years (from 2007), and is financed by the Research Council of Norway (approx. 40 %), industrial partners (approx 45 %) and by SINTEF Building and Infrastructure and NTNU (in all approx 15 %). For more information, see www.coinweb.no Tor Arne Hammer Centre Manager 3

Sammendrag Kloriddiffusjonskoeffisienten for betong som er eksponert i marint miljø reduseres over tid på grunn av modning og aldring (tetting av overflatesjiktet) av betongen. Aldringsutviklingen beskrives av, og : : beskriver reduksjon av potensiell diffusjonskoeffisient (D p ) på grunn av økt modenhet : beskriver reduksjon av oppnådd diffusjonskoeffisient (D a ) på grunn av økt modenhet og aldring ved eksponering : beskriver forholdet mellom D p og D a Det finnes begrenset datamateriale for beregning av og. Når det gjelder finnes betydelig mengder data av varierende kvalitet. I foreliggende rapport er det foretatt en vurdering av tidsavhengigheten for diffusjonskoeffisienten for betong med ulik sammensetning og eksponering. Oppgaven er begrenset til vurdering av, det vil si den utvikling som skjer etter at betongen er eksponert mot klorider i felt. Det er foretatt en gjennomgang og vurdering av kvaliteten for tilgjengelige data. Troverdige datasett er benyttet til beregning av. Verdiene er sortert etter type betong (lettbetong og normaldensitetsbetong), type bindemiddel (silika- og flygeasketilsetning) og eksponering (neddykket, tidevannssone og i luft). Tidsavhengigheten er mye mindre for betong med ren portlandsement enn for betong som er tilsatt silikastøv og/eller flygeaske/slagg. Det foreligger lite langtidsdata, men det som finnes tyder på at aldringseffekten avtar eller opphører for lengre eksponering enn 5-10 år. 4

Innholdsfortegnelse PREFACE...3 SAMMENDRAG...4 1 INNLEDNING...6 2 BEREGNINGSMODELL FOR ALDRINGSPARAMETER...7 3 DATA FOR BEREGNING AV ALDRINGSPARAMETER...8 3.1 GENERELT...8 3.2 TILGJENGELIGE DATA...8 3.3 KVALITET PÅ DATA...9 3.4 BEREGNING AV DIFFUSJONSKOEFFISIENT OG OVERFLATEKONSENTRASJON...9 3.5 AKTUELLE KONSTRUKSJONER OG PROSJEKTER...13 3.5.1 Shore Approach (1982)...13 3.5.2 Elkem - Østmarkneset/tidevannssone (1983)...14 3.5.3 Plattformene Oseberg, Statfjord, Troll og Gullfaks (1988-1995)...14 3.5.4 Trondheim havn (1988)...15 3.5.5 Østmarkneset - Light Weight Aggregate Concrete for Floaters (1992)...15 3.5.6 Narvik (1992)...16 3.5.7 Draugen (1993)...17 3.5.8 Heidrun (1995)...17 3.5.9 Lettkon 3.10 (1998)...18 3.5.10 Lettkon 3.6 (1998)...19 3.5.11 Statens vegvesen Vegdirektoratet...20 3.5.12 Ressursvennlig kvalitetsbetong Østmarkneset/tidevannssone (1998)...21 3.5.13 Ressursvennlig kvalitetsbetong - Brevik/neddykket (1999)...22 3.5.14 Ressursvennlig kvalitetsbetong - Indre Oslofjord (1999)...24 4 SAMMENSTILLING OG VURDERING...25 4.1 BEREGNET OVERFLATEKONSENTRASJON...25 4.2 BEREGNET DIFFUSJONSKOEFFISIENT...26 4.3 BEREGNET INITIELL DIFFUSJONSKOEFFISIENT D A0...28 4.4 ALDRINGSPARAMETEREN...30 5 OPPSUMMERING ALDRINGSPARAMETER...32 5.1 VANN/BINDEMIDDELFORHOLD...32 5.2 TYPE BETONG OG BINDEMIDDEL...32 5.3 TIDSAVHENGIG ALDRINGSPARAMETER...32 5.4 EKSPONERING...32 REFERANSER...33 Vedlegg Vedlegg 1 Vedlegg 2 Vedlegg 3 Vedlegg 4 Vedlegg 5 Vedlegg 6 Vedlegg 7 Vedlegg 8 Vedlegg 9-10 Vedlegg 11-12 Vedlegg 13-18 Shore Approach Østmarkneset Elkem Østmarkneset LWAC for Floaters lettbetong Draugen Heidrun -lettbetong Lettkon 3.10 lettbetong Lettkon 3.6 lettbetong neddykket i sjøvann i lab Lettkon 3.6 lettbetong neddykket i sjøen og tidevannssonen Ressursvennlig kvalitetsbetong Østmarkneset Ressursvennlig kvalitetsbetong - Brevik Ressursvennlig kvalitetsbetong Indre Oslofjord 5

1 Innledning Kloriddiffusjonskoeffisienten for betong som er eksponert i marint miljø reduseres over tid på grunn av modning og aldring (tetting av overflatesjiktet) av betongen. Aldringsutviklingen beskrives av, og : : beskriver reduksjon av potensiell diffusjonskoeffisient (D p ) på grunn av økt modenhet : beskriver reduksjon av oppnådd diffusjonskoeffisient (D a ) på grunn av økt modenhet og aldring ved eksponering, heretter kalt aldringsparameter : beskriver forholdet mellom D p og D a Det finnes begrenset datamateriale for beregning av og. Når det gjelder finnes betydelige mengder data av varierende kvalitet. I foreliggende rapport er det foretatt en vurdering av tidsavhengigheten for diffusjonskoeffisienten for betong med ulik sammensetning og ulike eksponeringsbetingelser. Oppgaven er begrenset til vurdering av, med tilhørende verdier for D a0 og C 0, det vil si den utviklingen som skjer etter at betongen er eksponert mot klorider i felt. 6

2 Beregningsmodell for aldringsparameter Utvikling av diffusjonskoeffisienten over tid beskrives ofte av likningen D a (t) = D a0 (t 0 /t), der D a (t) er oppnådd diffusjonskoeffisient etter tida t. D a0 er oppnådd diffusjonskoeffisient etter tida t 0 (vanligvis eksponeringstidspunktet eller en standardisert fast verdi, eksempelvis 28 døgn). I denne rapporten er det benyttet 28 døgn, uavhengig av reell tid fram til eksponering. beregnes ved regresjonanalyse i log/log-diagram med oppnådd diffusjonskoeffisient på y-aksen, og 28/t på x-aksen (der t = eksponeringstid). Dette gir y = kx, der k = teoretisk oppnådd diffusjonskoeffisient etter 28 døgns eksponering (D a0 ), og x = 28/t. 7

3.1 Generelt 3 Data for beregning av aldringsparameter Det er utført en del undersøkelser for å bestemme størrelsen på aldringsparameteren, men de fleste undersøkelsene har usikkerheter knyttet til eksponering, prøveuttak og/eller analysemetoder. Tidsperioden er i tillegg ofte begrenset til kun få år. Det er ikke mange undersøkelser som har troverdig bestemmelse av diffusjonskoeffisient ved mer enn to aldre som spenner over minst en 10-årsperiode. I noen tilfeller finnes data fra kloridinntrenging ved bulkdiffusjon i laboratoriet ved forskjellige aldrer. Disse verdiene er ikke plottet sammen med feltdata ved beregning av aldringsparameteren. 3.2 Tilgjengelige data Det ble foretatt en gjennomgang av tilgjengelige data i 2001 /1/. I foreliggende rapport er det foretatt en kritisk gjennomgang og sortering av de verdier som ble benyttet til beregningene i 2001, samt komplettering med nye data fra perioden 2001-2008. Tabell 1 Oversikt over tilgjengelige data for beregning av aldringsparameter Prosjekt År Terminer Betong Eksponering Shore Approach /2/ 1982 7, 9, 12 og 26 år Normal Tidevann Nei Plattformer /4/ Div. Diverse Normal Varierende Nei Østmarkneset /3/ 1983 1 ½, 5, 9 14 og 21 ½ år Normal Tidevann Ja Trondheim havn /3/ 1988 1, 3, 7 år LWAC Neddykket Nei Neddykket, Østmarkneset 1992 13 mnd, 63 mnd og 9 år LWAC tidevann, Floaters /3/ atmosfærisk Ja Narvik /3/ 1992 ½, 4 ½ år Normal Neddykket Nei Draugen /5/ 1993 4 ½, 10 ½ og 14 ½ Normal Tidevann Nei Heidrun /6/ 1995 2, 5, 9, 13 år LWAC Tidevann Nei LETTKON 3.6 /7/ 1997 7, 35, 200 og 700 d LWAC Neddykket, tidevann Ja Østmarkneset /8/ 1998 35d, 200d, 1, 2, 5 og 9 år Normal Tidevann Ja LETTKON 3.10 /9/ 1998 28, 90 og 190 d Normal LWAC Neddykket Ja Brevik /8/ 1999 35d, 200d, 1, 2, 5 og 10 år Normal Neddykket Ja Indre Oslofjord /10/ 1999 7, 28, 145, 230, 400 og 750 d Normal Neddykket Ja Oversikt over referanser for benyttede data er gitt i Tabell 2. 8

Tabell 2 Oversikt over referanser for benyttede data Prosjekt År Terminer og referanser Shore Approach /2/ 1982 7 år /2/, 9 år /15/, 12 år /16/, 26 år /17/ Plattformer /4/ Div. Diverse /1/ Østmarkneset /3/ 1983 1 ½ år /18/, 5 år /19/, 9 år /20/, 14 år /21/, 21 ½ år /14/ Trondheim havn /3/ 1988 1, 3 og 7 år /1/ Østmarkneset Floaters /3/ 1992 13 mnd /12/, 63 mnd /13/, 9 år /22/ Narvik /3/ 1992 ½ og 4 ½ år /1/ Draugen /5/ 1993 4 ½ år /23/, 10 ½ år /24/, 14 ½ år /25/ Heidrun /6/ 1995 2 år /6/, 5 år /26/, 9 år /27/, 13 år /28/ LETTKON 3.6 /7/ 1997 7, 35, 200 og 700 døgn /7/ Østmarkneset /8/ 1998 35 og 200 døgn, 1, og 2 år /8/, 5 år /29/, 9 år /30/ LETTKON 3.10 /9/ 1998 28, 90 og 190 døgn /9/ Brevik /8/ 1999 35 og 200 døgn, 1 og 2 år /8/, 5 år /31/, 10 år /32/ Indre Oslofjord /10/ 1999 7, 28, 145, 230, 400 og 750 døgn /10/ 3.3 Kvalitet på data Data for beregning av aldringsparameteren må tilfredsstille visse krav med hensyn på prøveuttak, prøving og antall paralleller og prøvingsterminer. Ikke alle datasett tilfredsstiller disse kravene. Uttak av støv med bormaskin anses som mer unøyaktig enn fresing (evt tørrsaging) av uttatte borkjerner. Kloridinnholdet (kloridprofilet) anses som mer nøyaktig når det er bestemt ved titrering eller med spektrofotometer enn ved bruk av RCT og Quantab. Kloriddiffusjonskoeffisienten varierer ganske mye for prøver i en serie. Dette er særlig tilfelle for borkjerner, men også innad i serier for terninger eller sylindre støpt ut i laboratoriet fra en og samme blanding varierer diffusjonskoeffisienten en del. Få paralleller kan til en viss grad veies opp av mange terminer. Uansett antall paralleller, bør det være mer enn to prøvingsterminer. En prøve eller to paralleller og kun to prøvingsterminer gir ikke grunnlag for bestemmelse av aldringsparameteren. Prøvestykkene for de ulike terminer må videre være tatt ut slik at en i ettertid er sikker på at betongen er den samme, og at den har vært utsatt for samme kloridbelastning. 3.4 Beregning av diffusjonskoeffisient og overflatekonsentrasjon Ved bestemmelse av kloridprofil for betong som eksponert i felt oppnås ofte profiler med en dupp i overflatesjiktet der kloridinnholdet er lavere enn lenger inn på grunn av utbytting/utvasking av kloridioner (se Figur 2). Som regel er dette begrenset til ett eller to punkter i profilet som vist i Figur 1 (normaldensitetsbetong etter 26 år i tidevannssonen). I slike tilfeller er det standard prosedyre å utelate det ytterste punktet (og evt andre avvikende punkter) ved beregning av kloriddiffusjonskoeffisient Da og C 0. Vanligvis oppnås da en tilpasset kurve som passer godt til det målte profilet. 9

I noen tilfeller er kloridinnholdet lavere langt innover fra overflata før en kommer inn på selve kloridprofilet, se eksempel i Figur 2. Dersom en velger bort de punktene som ikke naturlig passer inn i profilet, oppnås en tilpasset kurve som passer til den indre delen av profilet. Den beregnede verdien for C 0 kan i slike tilfeller bli svært høy. Profilet i Figur 2 representerer lettbetong eksponert i skvalpesonen i 5 år. Lettbetong har ofte høy overflatekonsentrasjon, og dersom kloridene i overflata ikke hadde vært utvasket/utbyttet er det ikke usannsynlig at profilet kunne sett ut som den tilpassede kurven. Overflatekonsentrasjonen er den drivende krafta i diffusjonen, og det er uklart hvor stor denne har vært, og er, i Figur 2. Dersom en velger bort punktene som ikke passer inn i profilet vil den teoretiske verdien for C 0 bli > 1,0 % (se Figur 4). Det er uklart hva som er mest korrekt. Dersom en tar med de ytterste punktene oppnås en lavere overflatekonsentrasjon og en høyere diffusjonskoeffisient i tillegg til at den tilpassede kurven ikke passer med det registrerte profilet (se Figur 3). 1,000 Kloridkonsentrasjon (% betongvekt) 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000 0 1 2 3 4 5 6 7 Inntrengningsdybde (cm) Figur 1 Vanlig kloridprofil etter langs tids eksponering i tidevannssonen (normaldensitetsbetong) 10

1,000 Kloridkonsentrasjon (% betongvekt) 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000 0 1 2 3 4 Inntrengningsdybde (cm) Figur 2 Eksempel på kloridprofil med lavere kloridinnhold langt inn fra overflata (lettbetong etter 5 års eksponering i plaskesonen) En foreslått prosedyre er å kutte ut det sjiktet der kloridionene delvis er utvasket/utbyttet, og regne med den drivende kraft (overflatekonsentrasjon) en har der profilet teoretisk starter etter å ha fjernet yttersjiktet. For profilet i Figur 2 ville dette medføre at overflata flyttes inn til 10 mm, og diffusjonskoeffisienten beregnes derfra. Dette gir en normal teoretisk overflatekonsentrasjon og en lavere diffusjonskoeffisient som vist i Figur 5. I Figur 3 der overflatesjiktet delvis er tatt med ved beregning, oppnås D = 1,52 10-12 m 2 /s. Det oppnås da et beregnet profil som stemmer dårlig overens med det registrerte. I Figur 4 der det er regnet på samme profil, men der alle punkter i det utvaskede overflatesjiktet (ca 0-10 mm) er utelatt, oppnås D = 0,94 10-12 m 2 /s og vesentlig høyere overflatekonsentrasjon. I Figur 5 er nullpunktet (overflata) for beregningene flyttet 10 mm inn i betongen. Ved beregning oppnås D = 0,60 10-12 m 2 /s. De diffusjonskoeffisienter som er beregnet av rapportforfatteren er beregnet slik det går fram av Figur 4, men diffusjonskoeffisienter beregnet ut fra profiler som vist i Figur 2 og Figur 4 er tillagt mindre vekt eller utelatt (gjelder særlig lettbetong). Overflatekonsentrasjon (C 0 ) fra slike profiler er ikke gjengitt. 11

Eksponert tid 43800 timer 1,000 Bakgrunn D 0,010 1,52 % betong 10-12 m 2 /s C 0 R 2 0,734 0,9421 % betong 0,900 0,800 Inntrengning 276,0 g/m 2 0,700 k (0.1 %) 1,51 cm 0,600 x målt status 0,05 0,420 0,500 0,25 0,420 0,55 0,510 ok 0,400 0,85 0,520 ok 1,15 1,75 2,35 3,25 0,500 0,350 0,200 0,060 ok ok ok ok 1,45 2,05 2,75 3,75 0,440 0,270 0,140 0,030 ok ok ok ok 0,300 0,200 0,100 0,000 Kloridkonsentrasjon (% betongvekt) Prosjekt: Heidrun 2000 Profil H30C-3 1998-06-30 ss 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 Inntrengningsdybde (cm) Måleverdier C(x,t) Bakgrunnsnivå Figur 3 Beregning av diffusjonskoeffisient ved å ta med punkter i det utvaskede overflatesjikt Beregning av C 0 og D Prosjekt: Heidrun 2000 Profil H30C-3 1998-06-30 ss Eksponert tid 43800 timer 1,000 Bakgrunn D 0,010 0,94 % betong 10-12 m 2 /s C 0 R 2 1,102 0,9880 % betong 0,900 0,800 Inntrengning 276,0 g/m 2 0,700 k (0.1 %) 1,34 cm 0,600 x målt status 0,05 0,420 0,500 0,25 0,420 0,55 0,510 0,400 0,85 0,520 1,15 1,75 2,35 3,25 0,500 0,350 0,200 0,060 ok ok ok ok 1,45 2,05 2,75 3,75 0,440 0,270 0,140 0,030 ok ok ok ok 0,300 0,200 0,100 0,000 Kloridkonsentrasjon (% betongvekt) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 Inntrengningsdybde (cm) Måleverdier C(x,t) Bakgrunnsnivå Figur 4 Beregning av diffusjonskoeffisient ved å utelate punkter i overflatesjiktet 12

Beregning av C 0 og D Prosjekt: Heidrun 2000 Profil H30C-3 1998-06-30 ss Eksponert tid 43800 timer Bakgrunn 0,010 % betong C 0 0,590 % betong D 0,60 10-12 m 2 /s R 2 0,9981 Inntrengning 166,8 g/m 2 k (0.1 %) 0,88 cm x målt status 0,15 0,500 0,45 0,440 ok 0,75 0,350 ok 1,05 0,270 ok 1,35 0,200 ok 1,75 0,140 ok 2,25 0,060 ok 2,75 0,030 ok Kloridkonsentrasjon (% betongvekt) 1,000 0,900 Måleverdier 0,800 C(x,t) 0,700 Bakgrunnsnivå 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Inntrengningsdybde (cm) Figur 5 Beregning av diffusjonskoeffisient for profil i Figur 3 ved å flytte nullpunktet 10 mm fra inn fra overflata 3.5 Aktuelle konstruksjoner og prosjekter 3.5.1 Shore Approach (1982) I forbindelse med Statpipe-anlegget produserte Ing F Selmer ilandføringstunnelen for rørledningen fra Statfjordfeltet. Tunnelen ble prefabrikkert seksjonsvis i dokk i Stavanger og Kristiansand og montert in situ ved Kalstø på Karmøy. Elementene som var produsert i Kristiansand ble prosjektert i fasthetsklasse C60, med v/(c+s) tilsvarende 0,36, Standardsement P30 og 7,5 % silikastøv (5 % av bindemiddelmengden). Det er tatt prøver ved 4 aldrer over et langt tidsrom (7-26 år) /2, 15, 16, 17/. Prøving i laboratoriet er utført etter samme prosedyrer ved alle de seneste aldrene (fresing av borkjerner og spektrofotometer). For prøvene tatt ut etter 7 og 9 års eksponering er det benyttet borstøv og få sjikt per profil. Prøvene skal være tatt ut slik det er sammenlignbar betong for de ulike terminene. Beregning av diffusjonskoeffisienter for kloridprofilene gir følgende resultater: - 2 profiler etter 7 år: 0,19-0,89 med middel 0,52 10-12 m 2 /s (svært usikre resultater) - 6 profiler etter 9 år: 0,07 0,56 med middel 0,27 10-12 m 2 /s (usikre resultater) - 6 profiler etter 12 år: 0,15 0,47 med middel 0,36 10-12 m 2 /s - 4 profiler etter 26 år: 0,33 0,51 med middel 0,42 10-12 m 2 /s Som det går fram av Vedlegg 1 gir resultatene ikke grunnlag for beregning av. 13

For denne betongen er det foretatt prøving av motstand mot kloridinntrenging ved bulk diffusjon (NT Build 443) av ikke-eksponert betong ved både 9 og 26 års alder: - 6 prøvestykker ved 9 år: 2,82 10-12 m 2 /s - 3 prøvestykker ved 26 år: 2,91 10-12 m 2 /s Resultatene gir ikke grunnlag for estimering av. 3.5.2 Elkem - Østmarkneset/tidevannssone (1983) I 1982 ble det støpt blokker av betong i to fasthetsklasser med varierende silikainnhold. Det er foretatt prøving på 5 terminer over 21 år. Resultatene spriker en del over tid. Det få paralleller og ulik praksis for prøveuttak og kloridanalyser for de ulike terminer. Prøvingen etter 1,5 år er utført ved uttak av borkjerner som er saget i skiver og knust. Dette gir få punkter i profilet. Kloridinnholdet er analysert med to-punkts kloridelektrode-metode (vannløselige klorider). Etter 5 års eksponering er det tatt ut borstøv som er analysert med Quantab. Prøving etter 9, 14 og 21 år er utført etter samme prosedyre (fresing av borkjerner og spektrofotometer). Resultatene fra de to første prøvingsterminene er tillagt mindre vekt ved at det er foretatt en siling av resultatene ut fra en vurdering av utviklingen av kloridprofilene over tid. Resultatene fra beregning av aldringsparameteren ut fra silte resultater er vist i Tabell 3 og vedlegg 2. Betongen er støpt med det som senere skulle vise seg å være alkalireaktivt tilslag. For betong uten silikastøv ser betongen ut til å være sterkt påvirket av alkalireaksjoner (opprisset) allerede ved 14 års alder. Ved prøvingen etter 21 år var betongen uten silikastøv mer eller mindre gått i oppløsning. Tabell 3 Overflatekonsentrasjon, Østmarkneset (1983) Tidevannssone Silika - 10 % 20 % 10 % 20 % v/c+2s 0,54 0,58 0,59 0,37 0,39 C 0, % Cl - av betongvekt 1,5år 0,23 0,48 0,41 0,45 0,34 5 år 0,29 0,55 0,38 0,48 0,60 9 år 0,53 0,48 0,87 0,77 14 år 0,58 0,40 0,87 1,17 21 ½ år 0,54 0,53 0,80 0,85 0,23 0,38 0,39 0,38 0,47 D a0, 10-12 m 2 /s 4,60 8,32 9,82 2,94 4,52 3.5.3 Plattformene Oseberg, Statfjord, Troll og Gullfaks (1988-1995) Det er foretatt bestemmelse av et stort antall kloridprofiler fra mange plattformer over en årrekke. Det er imidlertid relativt få prøver per termin, og det er uklart om de ulike terminer er direkte sammenlignbare. Få paralleller, spredning i betongkvalitet og lokale variasjoner i kloridbelastningen gjør at resultatene ikke er egnet for beregning av. Det er foretatt nye prøveuttak for flere plattformer i 2008. Gjennomgang av alle data for eventuelt å finne sammenlignbare resultater vil være ressurskrevende, og det er ikke prioritert i foreliggende rapport. Data for disse plattformene er tidligere gjennomgått av Maage, Helland og Aarstein /11/. Dataene ble her av artikkelforfatterne ikke vurdert å være pålitelige nok til beregning av. 14

3.5.4 Trondheim havn (1988) Lettbetong med ulike typer lett-tilslag ble eksponert neddykket i havnebassenget ved Trondheim havn. Det er få punkter per kloridprofil, og beregnede diffusjonskoeffisienter over 3 terminer går både opp og ned. Resultatene spriker så mye at de ikke kan betraktes som pålitelige nok til å danne grunnlag for beregning av. 3.5.5 Østmarkneset - Light Weight Aggregate Concrete for Floaters (1992) I forbindelse med prosjektet Light Weight Aggregate Concrete for Floaters ble det i desember 1991 støpt ut 6 blokker (1,5 x 0,5 x 1,5 m). Blokkene ble støpt ut ved Aker Betong i Sandnes med Norwegian Contractors som entreprenør. Det ble benyttet betongkvalitet LC40 med krav til v/c+2s lik 0,29 og 8 % silikatilsetning. Blokkene herdet utendørs i 2 måneder i forskalingen. Blokkene ble deretter transportert til Trondheim, avforskalet og lagret ytterligere innendørs i 2 måneder før eksponering i marint miljø på Østmarkneset i Trondheim i april 1992. Blokkene ble parvis plassert neddykket, i skvalpesonen og på land rett innenfor strandsonen. Det er foretatt bestemmelse av kloridprofiler ved 3 aldrer. Dessverre er det kun en eller to prøver av hver variant for den første prøvealderen (13 mnd), mens det er 4 paralleller for de andre prøvealdrene (63 mnd og 9 år). Etter 13 måneders eksponering ble det tatt ut støv direkte fra blokkene med bormaskin, mens det for de to siste prøveseriene er tatt ut borkjerner som er frest i tynne sjikt. Alle kloridanalyser er utført med spektrofotometer. Alle beregnede verdier for C 0 (overflatekonsentrasjon), D (diffusjonskoeffisient) og er gjengitt i Tabell 4 og Vedlegg 3. Blokkene ble eksponert mot sjøvann ved 4 måneders alder. 15

Tabell 4 Data for lettbetong fra Østmarkneset (LWAC for Floaters) Neddykket Tidevannssone På land Prøvingsterminer 13 og 63 mnd, 9 år v/c+2s 0,29 Silika 8 % C 0, % Cl - av betongvekt 1,16 0,84 0,98 0,74 Middel 1,16 0,91 0,74 13 mnd D, 10-12 m 2 2,11 1,51 0,66 /s 1,51 Middel 2,11 1,51 0,66 C 0, % Cl - av betongvekt 1,89 1,65 2,20 2,78 0,94 1,45 1,40 1,34 1,00 1,53 1,02 1,72 Middel 1,88 1,28 1,32 63 mnd 9 år D, 10-12 m 2 /s 0,66 1,04 0,84 0,64 0,27 0,46 0,37 0,24 0,22 0,24 0,21 0,30 Middel 0,80 0,34 0,24 C 0, % Cl - av betongvekt 2,17 1,84 1,35 2,00 1,12 1,34 1,42 1,29 Middel 1,84 1,29 D 10-12 m 2 /s 0,31 0,27 0,35 0,30 0,18 0,14 0,14 0,19 Middel 0,31 0,16 0,56 0,80 0,66 D a0 9,07 12,15 3,76 Ved 13 måneders alder ble det foretatt bestemmelse av diffusjonskoeffisient etter NT Build 443 på utboret betong (prøvestykkene ble tatt ut ca 200 mm fra overflata): Resultat NT Build 443 (middel av 6 prøvestykker) ved 13 måneders alder: C 0 = 2,87 % Cl - D = 2,43 10-12 m 2 /s 3.5.6 Narvik (1992) Det ble støpt ut sylindre fra betong av 13 ulike resepter. Det ble benyttet ren portlandsement, samt tilsetning av silika og celite. Vann/bindemiddelforhold var 0,40-0,45. Sylindrene ble eksponert mot kloridinntrenging i tidevannssonen på Narvik havn. Resultatene spriker mye og det er kun to prøvingsterminer (1 og 4 ½ år). Det var planlagt prøving på et senere tidspunkt, men dette er ikke utført. Resultatene er usikre, og to usikre punkter danner ikke grunnlag for beregning av. 16

3.5.7 Draugen (1993) I denne plattformen er det benyttet normalbetong med ren portlandsement, 2 % silikatilsetning og v/c+2s = 0,39. Vi har data fra prøving i 1998, 2004 og 2008. Det er flere prøveserier ved hvert prøvetidspunkt. Resultatene er sortert i sammenlignbare serier ut fra opplysninger fra Dr. Ing. A. Aas-Jacobsen AS /5/. Diffusjonskoeffisientene for alle 3 prøvingsterminer er beregnet av rapportforfatteren. Det er til dels bare to terminer per serie, og beregnede verdier for (se Vedlegg 4) spriker så mye at disse ikke er tatt i betraktning ved vurdering størrelsen på aldringsparameteren. 3.5.8 Heidrun (1995) I denne plattformen er det benyttet lettbetong med ren portlandsement, 5 % silikatilsetning og v/c+2s = 0,37. Vi har data fra prøving i 1997, 2000, 2004 og 2008 /6/. Det er flere prøveserier ved hvert prøvetidspunkt. Verdiene for diffusjonskoeffisient etter 2 år er beregnet av Skanska. Det er beregnet en midlere diffusjonskoeffisient på grunnlag av profiler som består av bare 3 punkter, hvor hvert punkt representer middel av 3 prøver. Tre punkter i profilet gir usikker kurvetilpassing. Metode for prøveuttak, opprinnelige profiler (antall punkter) og kloridanalysemetode er ukjent. Diffusjonskoeffisienter for alder 5, 9 og 13 år er beregnet av forfatteren. Mange av kloridprofilene fra skaftene er av samme type som profilet som er gjengitt i Figur 2 og omtalt i pkt 3.4 (med dupp i overflatesjiktet), og det er derfor tvil om hvordan disse skal håndteres beregningsmessig. Valg av beregningsmetode vil ha stor betydning for oppnådde diffusjonskoeffisienter og aldringsparameter. Diffusjonskoeffisientene varierer mye innad for hver termin, og tilpassing til trendlinjer for aldringsparameteren gir dårlig korrelasjon (vedlegg 5). Kloridprofilene for bjelkene er tatt ut 24,5 moh og disse profilene har ikke utpreget dupp i overflatesjiktet. Oppnådde diffusjonskoeffisienter ligger på omtrent sammen nivå (0,15-0,3) for alle terminer fra 5 til 13 år, mens 2-årsverdien er usikker (se ovenfor). Oppsummering av beregnede diffusjonskoeffisienter: - 3 middelverdier for 3 prøver fra skaft tatt etter 2 år (0,65-1,2 10-12 m 2 /s) - 12 prøver tatt fra skaft etter 5 år: 0,38 10-12 m 2 /s (0,10-0,94 10-12 m 2 /s) - 9 prøver tatt fra skaft etter 9 år: 0,23 10-12 m2/s (0,06-0,41 10-12 m 2 /s) - 9 prøver tatt fra skaft etter 13 år: 0,20 10-12 m 2 /s (0,11-0,30 10-12 m 2 /s) - 1 middelverdi for 3 prøver fra bjelke tatt etter 2 år (0,5 10-12 m 2 /s) - 3 prøver tatt fra bjelke etter 5 år: 0,14 10-12 m 2 /s (0,13-0,15 10-12 m 2 /s) - 3 prøver tatt fra bjelke etter 9 år: 0,23 10-12 m 2 /s (0,16-0,33 10-12 m 2 /s) - 3 prøver tatt fra bjelke etter 13 år: 0,17 10-12 m 2 /s (0,15-0,19 10-12 m 2 /s) Diffusjonskoeffisientene beregnet på grunnlag av de foreliggende kloridprofiler for skaft varierer mye. Beregnede diffusjonskoeffisienter for bjelker (24,5 moh) har ingen utvikling fra 5 til 13 år. På grunn av usikkerhetsmomenter knyttet til verdiene (usikker beregning av 2-årsverdien, kloridprofiler som gjør det vanskelig å beregne diffusjonskoeffisienten, jfr pkt 3.4, og den store spredningen i oppnådde verdier), har vi valgt å ikke ta de beregnede -verdier i betraktning. 17

3.5.9 Lettkon 3.10 (1998) FoU-prosjektet Lett Konstruksjonsbetong (Lettkon) var et utviklingsprosjekt i samarbeid mellom Norges Forskningsråd, norsk industri og SINTEF. I delprosjekt 3.10 /9/ ble det utført prøving ved forskjellig herdetemperatur. Det er foretatt prøving av både lettbetong og normaldensitetsbetong. Det er 3 typer lettbetong, alle med v/c (v/c+2s) lik 0,40. To av lettbetongvariantene er med Anleggsement mens den tredje lettbetongen er produsert med en slaggsement (66-80 % slagg). En lettbetongvariant og normaldensitetsbetongen er produsert med 8 % silikastøv. Det er tatt en prøve per termin for herdetemperaturene 60, 80 og 95 C, mens det er tre prøver for herdetemperatur 20 C. Resultatene for høyere herdetemperatur spriker fra lik 0 til nesten 1, og disse er ikke gjengitt her. Konklusjonen i rapporten er at det ikke ser ut til å være noen signifikant effekt av herdetemperatur. For herdetemperatur 20 C er det tre terninger per blanding. Disse er eksponert i sjøvann fra indre Oslofjord i kar i laboratoriet ved 20 C. Ved hver alder er det boret ut støv fra alle tre terninger. Støvprøvene er analysert med spektrofotometer. Profilene inneholder få og til dels sprikende punkter som er vanskelig å tilpasse til en diffusjonskurve. Selv med manipulering av kurvene oppnås det stor spredning i de beregnede diffusjonskoeffisientene. Det er tre prøvingsterminer (28, 90 og 190 døgn) og svært dårlig korrelasjon for trendlinjene. Kontrollregning av de rapporterte kloridprofilene gir diffusjonskoeffisienter som avviker en del fra de rapporterte (se tabell 5), mens -verdiene avviker til dels mye fra de rapporterte verdiene. Det kan se ut som om avvikende diffusjonskoeffisienter er utelatt ved beregning av. Beregnede diffusjonskoeffisienter er gjengitt i Tabell 5. Både de rapporterte og kontrollregnede verdiene er tatt med. De rapporterte verdiene er oppgitt i mm 2 /år. Disse er regnet om til m 2 /s med omregningsfaktoren 3,171 10-14. I forbindelse med støping av bruene Stolmabrua og Raftsundet Bru ble det støpt ut klosser som ble eksponert i luft nær tidevannssonen. For disse bruene ble det benyttet lettbetong med Anleggsement, 6-8 % silikastøv og v/c+2s = 0,36. Det ble tatt ut prøver for bestemmelse av kloridprofiler etter 40 og 400 døgns eksponering. Kloridprofilene gir -verdier tilsvarende 0,57-0,97. Da disse verdiene er basert på kun to punkter, er de ikke tatt med i vurderingen av størrelsen på aldringsparameteren. 18

Tabell 5 Rapporterte og omregnede verdier fra Lettkon 3.10 (omregnede verdier i parentes) Neddykket i lab Terminer 28, 90 og 190 døgn Betong Lettbetong Normaldensitet Lettbetong Blanding LA0 LA8 LN LS v/c+2s 0,40 0,40 0,40 0,40 Slagg - - - 66-80 % Silika - 8 % 8 % C 0, Cl - 1,06 (1,06) 0,31 (0,31) av 0,83 (0,88) 0,61 (0,67) betongvekt 0,85 (0,88) 0,54 (0,49) 28 døgn 90 døgn 190 døgn 0,35 (0,37) 0,22 (0,24) 0,32 (0,31) 0,21 (0,22) 0,17 (0,17) 0,13 (0,14) Middel 0,91 (0,94) 0,49 (0,49) 0,30 (0,31) 0,17 (0,18) 6,28 (5,82) 4,34 (3,85) 3,65 (2,85) 4,72 (3,52) D, 10-12 m 2 6,82 (6,28) 5,61 (4,93) 3,33 (2,11) 5,61 (4,34) /s 7,77 (7,74) 7,90 (8,49) 5,61 (6,24) 3,46 (2,17) Middel 6,96 (6,61) 5,95 (5,76) 4,20 (3,73) 4,60 (3,34) C 0, Cl - av betongvekt 0,98 (1,21) 0,97 (1,27) 0,73 (0,74) 0,74 (0,70) 0,89 (0,70) 0,42 (1,13) 0,27 (0,25) 0,28 (0,28) 0,34 (0,35) 0,52 (0,69) 0,52 (0,59) 0,30 (0,32) Middel 0,89 (1,07) 0,68 (0,84) 0,30 (0,29) 0,45 (0,53) 5,74 (5,24) 3,17 (3,34) 3,04 (3,32) 2,63 (1,92) D, 5,64 (4,97) 4,38 (3,93) 2,51 (2,11) 3,08 (2,40) 10-12 m 2 /s 7,48 (7,39) 4,85 (4,14) 3,65 (3,07) 3,20 (2,32) Middel 6,29 (5,87) 4,13 (3,80) 3,07 (2,83) 2,97 (2,21) 0,85 (0,76) 0,71 (0,91) 0,34 (0,35) 0,53 (0,57) C 0, Cl - av 0,77 (0,68) 0,69 (0,58) 0,23 (0,24) 0,64 (0,66) betongvekt 0,60 (0,62) 0,84 (0,82) 0,35 (0,34) 0,55 (0,52) Middel 0,74 (0,69) 0,75 (0,77) 0,31 (0,31) 0,57 (0,58) 4,81 (7,84) 3,58 (2,83) 2,54 (2,24) 2,41 (2,11) D, 4,60 (7,38) 2,66 (2,28) 1,84 (1,40) 2,57 (2,42) 10-12 m 2 /s 4,00 (3,53) 3,68 (4,05) 2,35 (2,57) 2,82 (3,82) Middel 4,47 (6,25) 3,31 (3,05) 2,24 (2,07) 2,60 (2,78) 0,22 (0,06) 0,33 (0,32) 0,34 (0,26) 0,32 (0,11) D a0 (6,45) (5,39) (3,43) (2,99) 3.5.10 Lettkon 3.6 (1998) I delprosjekt 3.6 i prosjektet Lettkon ble det utført prøving av lettbetong med 5-10 % silikatilsetning samt en normaldensitetsbetong med 8 % silikastilsetning /7/. For halvparten av lettbetongblandingene var halvparten av sementen (HS65) skiftet ut med slagg. Vannbindemiddelforholdet varierte fra 0,31 til 0,40. I tillegg til variasjon i betongsammensetning varierte tid før eksponering, herdetemperatur, saltkonsentrasjon og parallell eksponering i sjøvann i laboratoriet og i sjøen. Prøvingen har gått over knapt 2 år, og tallmaterialet er svært omfattende. Det ser ut til at det ikke er mer en ett prøvestykke per variant og alder, men dette oppveies i noen grad av mange aldrer og god overensstemmelse med rettlinjet trendlinje (verdier nær 1 for R 2 ). Prøvingstermin 7 døgn er utelatt på grunn av usikre resultater etter så kort eksponering. 19

Det er utført ringprøving for noen av variantene. Deltakere i ringprøvingen var Selmer, Elkem og SINTEF. Resultatene er til dels svært forskjellige for de ulike deltakerne, med avvik på beregnet på opptil 0,2 for sammenlignbare prøver. Det er Selmer som har utført mesteparten av prøvingen. Dersom en ser på Selmers resultater alene varierer fra 0,36 til 0,92 for betonger uten slagg, mens tilsvarende tall for betong med slagg er variasjon fra 0,47 til 1,01. Disse tallene inkluderer både ulike herdetemperaturer, herdetider og ulik eksponering. Dersom en bare ser på betong som er gitt ulik herdetid før eksponering i sjøvann i laboratoriet, men for øvrig lik behandling, varierer fra 0,47 til 0,71 for betong uten slagg, mens tilsvarende verdier for betong med slagg er 0,47 til 1,01. Middelverdiene for hver resept og alle eksponeringstidspunkter varierer fra 0,51 0,63 for og 0,58-0,83 for henholdsvis betong med og uten slagg. Middelverdien for alle resepter og alle eksponeringstidspunkter er 0,57 og 0,71 for betong med og uten slagg. Rapporten konkluderer med at er uavhengig av herdetid og temperatur før eksponering og temperatur under eksponering. I tabell 6 (vedlegg 7 og 8) er derfor kun verdiene for betong som er herdet ved 20 C i 28 døgn tatt med. Prøving av resepter uten slaggtilsetning med neddykking i sjøen og tidevannssonen er utført av Elkem. Tabell 6 Resultater fra Lettkon 3.6 Eksponering Neddykket i sjø Neddykket i sjøvann i lab ved 20 C Tidevannssone Betong LWAC LWAC LWAC Normal LWAC Silika 5-10 % 5-10 % 8 % 5-10 % Slagg - - 50 % - - v/c+2s 0,31-0,40 0,31-0,40 0,40 0,31-0,40 C0, % 35 dg 0,26 0,41 0,28 0,48 0,09 Cl - av 200 dg 0,54 0,61 0,35 0,46 0,80 betongvekt 360 dg 0,71 0,42 (middel) 700 dg 1,14 0,75 0,47 0,48 0,86 for 4 ulike resepter uten/med slagg D a0 for 4 ulike tilslagsresepter uten/med slagg, 10-12 m 2 /s A C E G A C E G 0,39 0,67 0,52 0,33 3,04 7,36 4,93 3,81 A C E G A C E G 0,56 0,56 0,64 0,59 5,33 8,68 9,02 6,59 B D F H B D F H 0,61 0,73 0,83 0,84 5,70 8,15 7,56 8,63 N 0,47 A C E G N 8,18 A C E G 0,45 0,54 0,61 0,40 2,17 4,62 4,58 2,22 3.5.11 Statens vegvesen Vegdirektoratet Statens vegvesen Vegdirektoratet sitter på betydelige mengder med data fra flere prosjekter, men disse er ikke gjennomgått og rapportert, og kan dessverre ikke inngå i vurderingen av. 20

3.5.12 Ressursvennlig kvalitetsbetong Østmarkneset/tidevannssone (1998) I forbindelse med prosjektet Ressursvennlig kvalitetsbetong ble det støpt ut et stort antall sylindre av betong med varierende klinkertyper og innhold av flygeaske. Det var også noe forskjellig finmalingsgrad for de anvendte flygeaskene. Alle blandinger unntatt to hadde vann/bindemiddelforhold 0,45. To blandinger hadde masseforhold 0,40 hvorav den ene var tilsatt silikastøv. Sylindrene ble forseglet med epoksy på endeflatene og delt i to, slik at det er foretatt eksponering av både sagflater og flater med støpehud. Det er foretatt prøving ved 6 terminer over 9 år. Det er ikke gjenværende materiale for senere prøvingsterminer. All prøving er utført etter samme prosedyrer (fresing av tynne sjikt og analyse med spektrofotometer). Antall paralleller er to eller tre, og det er mange prøvingsterminer. Dette er det mest omfattende datamaterialet for beregning av for betong med og uten tilsetning av flygeaske. Midlere diffusjonskoeffisienter for alle terminer og beregning av går fram av Vedlegg 9 og 10. Beregnet overflatekonsentrasjon for alle terminer er gjengitt i Tabell 7 og 8. Oversikt over beregnede verdier for og D a0 er gjengitt i Tabell 9 og 10. Tabell 7 Overflatekonsentrasjon Østmarkneset (1998) støpehud Tidevannssonen Blanding 1 3 9 10 4 2 5 7 8 11 12 6 v/c+2s 0,45 0,40 0,45 Silika, % - - - - - - - - - - 4 - Flygeaske, % - - - - 10 20 20 20 20 20 20 35 35 dg 0,44 0,40 0,40 0,41 0,37 0,32 0,51 0,35 0,47 0,49 0,13 0,32 200 dg 0,34 0,40 0,38 0,47 0,48 0,42 0,46 0,50 0,67 0,53 0,24 0,45 1 år 0,38 0,41 0,41 0,48 0,47 0,53 0,56 0,54 0,61 0,60 0,19 0,48 2 år 0,46 0,49 0,50 0,44 0,61 0,76 0,70 0,59 0,71 0,66 0,41 0,57 5 år 0,54 0,58 0,52 0,52 0,69 0,76 0,86 0,78 0,68 0,85 0,56 0,77 C0, % Cl - av bet.vekt 9 år 0,60 0,59 - - 0,71 0,92 - - - 1,00 0,59 0,61 Tabell 8 Overflatekonsentrasjon Østmarkneset (1998) sagflater Tidevannssonen Blanding 1 3 9 10 4 2 5 7 8 11 12 6 v/c+2s 0,45 0,40 0,45 Silika, % - - - - - - - - - - 4 - Flygeaske, % - - - - 10 20 20 20 20 20 20 35 35 dg 0,44 0,56 0,47 0,46 0,52 0,56 0,57 0,45 0,53 0,53 0,52 0,42 200 dg 0,53 0,58 0,45 0,49 0,60 0,61 0,56 0,62 0,73 0,65 0,68 0,62 1 år 0,52 0,61 0,49 0,60 0,56 0,68 0,64 0,71 0,78 0,64 0,70 0,63 2 år 0,64 0,65 0,58 0,57 0,79 0,97 0,85 0,76 0,77 0,83 0,91 0,87 5 år 0,68 0,64 0,61 0,61 0,79 0,93 0,92 0,85 0,85 0,93 1,05 0,93 C0, % Cl - av bet.vekt 9 år 0,60 0,64 - - 0,73 1,03 0,81-0,88 1,07 1,14-21

Tabell 9 Resultater fra Østmarkneset (1998) støpehud Tidevannssonen Blanding 1 3 9 10 4 2 5 7 8 11 12 6 v/c+2s 0,45 0,40 0,45 Silika, % - - - - - - - - - - 4 - Flygeaske, % - - - - 10 20 20 20 20 20 20 35 0,17 0,23 0,18 0,17 0,43 0,37 0,43 0,44 0,39 0,42 0,51 0,56 D a0, 10-12 m 2 /s 6,49 8,72 7,85 7,09 13,77 9,16 9,22 8,76 5,29 7,37 3,29 11,35 Tabell 10 Resultater fra Østmarkneset (1998) sagflater Tidevannssonen Blanding 1 3 9 10 4 2 5 7 8 11 12 6 v/c+2s 0,45 0,40 0,45 Silika, % - - - - - - - - - - 4 - Flygeaske, % - - - - 10 20 20 20 20 20 20 35 0,15 0,22 0,19 0,16 0,39 0,36 0,47 0,34 0,36 0,43 0,40 0,47 D a0, 10-12 m 2 /s 7,97 10,75 9,31 8,55 9,68 9,56 9,82 6,83 4,97 9,68 4,93 8,05 For disse betongreseptene ble det også foretatt prøving etter NT Build 443 etter 6 måneders forutgående vannlagring (se Tabell 11). Tabell 11 Resultater fra NT Build 443 NT Build 443 Blanding 1 3 9 10 4 2 5 7 8 11 12 6 v/c+2s 0,45 0,40 0,45 Silika, % - - - - - - - - - - 4 - Flygeaske, % - - - - 10 20 20 20 20 20 20 35 C 0, % Cl - av 0,84 betongvekt 0,84 0,77 0,70 0,88 1,06 0,93 0,89 0,83 0,84 0,76 0,86 D a0, 10-12 m 2 /s 9,91 10,8 10,4 11,4 4,98 3,12 2,75 2,10 1,63 2,35 2,03 1,80 3.5.13 Ressursvennlig kvalitetsbetong - Brevik/neddykket (1999) Dette er de samme 12 reseptene som er omtalt i pkt 3.5.12, og som var eksponert på Østmarkneset, men disse prøvene er lagret neddykket i sjøen ved Brevik. Det er 6 terminer opp til 10 år. Resultatene spriker vesentlig mer enn for tilsvarende prøver i tidevannssonen på Østmarkneset. Dette kommer sannsynligvis av at det i stor grad er benyttet kun en enkelt prøve (maks 2) ved hver termin. Det er i likhet med prøvene fra Østmarkneset en tendens til at betong uten flygeaske har større spredning enn prøver med flygeaske. Resultatene fra eksempelvis blanding 10 kan derfor ikke vektlegges. Det er imidlertid en tydelig tendens til at prøver uten pozzolaner har liten utvikling av diffusjonskoeffisienten etter et par år. Betong med pozzolaner ser ut til å ha liten utvikling i perioden fra 5 til 10 år. Resultatene må som nevnt ovenfor tolkes med forsiktighet da hvert enkelt punkt stort sett representerer en enkeltprøve. Alle diffusjonskoeffisienter går fram av Vedlegg 11 og 12. Beregnet overflatekonsentrasjon for alle terminer er gjengitt i Tabell 12 og 13. Oversikt over beregnede verdier for og D a0 er gjengitt i Tabell 14 og 15. 22

Tabell 12 Overflatekonsentrasjon Brevik (1998) sagflater Neddykket Blanding 1 3 9 10 4 2 5 7 8 11 12 6 v/c+2s 0,45 0,40 0,45 Silika, % - - - - - - - - - - 4 - Flygeaske, % - - - - 10 20 20 20 20 20 20 35 C 0, 35 dg 0,09 0,06 0,08 0,09 0,08 0,09 0,08 0,15 0,07 0,05 0,06 0,19 % 200 dg 0,14 0,23 0,16 0,19 0,24 0,17 0,27 0,21 0,30 0,26 0,22 Cl - 1 år 0,28 0,25 0,25 0,27 0,26 0,23 0,35 0,29 0,31 0,35 0,32 0,38 av 2 år 0,40 0,30 0,33 0,38 0,59 0,68 0,66 0,48 0,48 0,55 0,55 0,50 bet. 5 år - - - - - - - - - - - - vekt 10 år 0,44 0,44 0,47 0,44 0,66 0,86 0,66 0,72 0,86 0,71 0,75 0,42 Tabell 13 Overflatekonsentrasjon Brevik (1998) støpehud Neddykket Blanding 1 3 9 10 4 2 5 7 8 11 12 6 v/c+2s 0,45 0,40 0,45 Silika, % - - - - - - - - - - 4 - Flygeaske, % - - - - 10 20 20 20 20 20 20 35 C 0, 35 dg 0,05 0,24 0,11 0,07 0,23 0,28 0,37 0,32 0,22 0,17 0,29 0,33 % 200 dg 0,30 0,31 0,60 0,48 0,40 0,62 0,38 0,47 0,56 0,53-0,39 Cl - 1 år - - - - - - - - - - - - av 2 år - - - - - - - - - - - - bet. 5 år 0,52 0,47 0,47 0,45 0,76 0,82 0,88 0,74 0,74 0,90 0,96 0,52 vekt 10 år 0,66 0,58 0,56 0,54 0,72 0,99 0,88 0,75 0,83 0,94 1,02 0,56 Tabell 14 Resultater fra Brevik (1998) sagflater Neddykket Blanding 1 3 9 10 4 2 5 7 8 11 12 6 v/c+2s 0,45 0,40 0,45 Silika, % - - - - - - - - - - 4 - Flygeaske, % - - - - 10 20 20 20 20 20 20 35 0,16 0,04 0,15-0,05 0,32 0,42 0,39 0,22 0,55 0,54 0,37 0,31 D a0, 10-12 m 2 /s 3,75 2,38 3,67 2,03 3,25 3,76 3,43 1,96 4,43 5,00 1,77 2,39 Tabell 15 Resultater fra Brevik (1998) støpehud Neddykket Blanding 1 3 9 10 4 2 5 7 8 11 12 6 v/c+2s 0,45 0,40 0,45 Silika, % - - - - - - - - - - 4 - Flygeaske, % - - - - 10 20 20 20 20 20 20 35 0,17 0,23 0,05 0,06 0,34 0,49 0,42 0,37 0,45 0,41 0,35 0,50 D a0, 10-12 m 2 /s 6,49 6,66 3,20 4,36 5,46 7,91 4,79 5,18 5,50 4,78 2,33 6,17 23

3.5.14 Ressursvennlig kvalitetsbetong - Indre Oslofjord (1999) I forbindelse med prosjektet Ressursvennlig kvalitetsbetong ble det støpt ut betong av tre ulike resepter. Betongen ble støpt med Standardsement FA og hhv 0, 5 og 10 % silikatilsetning. Dette ga v/c+2s tilsvarende hhv 0,45, 0,40 og 0,38. Det ble støpt ut 3 stk 140 mm terninger (to ble herdet ved 20 C mens en ble herdet semiadiabatisk) for eksponering i sjøvann i laboratoriet og to litt større sjøklosser for eksponering neddykket i sjøen i Oslo havnebasseng. Prøvingen har gått over kun to år, men det er mange terminer (6 stk fra 7 til 750 døgn). Verdiene fra 7 døgns eksponering er ikke tatt med da disse er svært usikre på grunn av liten kloridinntrenging. Det er utført prøving både ved eksponering i laboratoriet og i sjøen. Tabell 16 viser resultatene fra prøvingen av betong som er herdet ved 20 C. Resultatene fra prøving av betong som er gitt semiadiabatisk herding viser noenlunde samme -verdier for betong med silikastøv (0,4-0,5). For betong uten silika er det oppnådd høyere -verdier for betong som er herdet semiadiabatisk (0,43-0,45) enn det som ble oppnådd ved prøving av betong som var herdet ved 20 C (0,12-0,31). For betong herdet ved 20 C er det således relativt stor forskjell på betong med og uten silika, mens en for betong som er herdet adiabatisk ikke kan se samme forskjell. Utviklingen av diffusjonskoeffisienten så ut til avta allerede ved prøvingen ved 2 års alder. Diffusjonskoeffisientene er omregnet fra rapporterte verdier i mm 2 /år til 10-12 m 2 /s. Diffusjonskoeffisienter og -beregninger går fram av Vedlegg 13-18. Tabell 16 Resultater fra Ressursvennlig kvalitetsbetong (Indre Oslofjord) Eksponering Neddykket i sjø (sjøkloss) Neddykket i sjøvann i lab (terning) Blanding RVB 1 RVB 2 RVB 3 RVB 1 RVB 2 RVB 3 Silika 0 % 5 % 10 % 0 % 5 % 10 % Flygeaske 20 % 20 % v/c+2s 0,45 0,40 0,38 0,45 0,40 0,38 28 døgn 0,21 0,13 0,07 0,32 0,18 0,10 Herdet v/20 C Herdet v/20 C C 0, % Cl - av betongvekt Semiadiabatisk herdet Adiabatisk herdet 145 døgn 0,44 0,24 0,50 0,58 0,54 0,23 230 døgn 0,60 0,29 0,29 0,67 0,59 0,37 400 døgn 0,73 0,50 0,59 0,74 0,48 0,41 750 døgn 0,91 0,83 0,87 0,70 0,38 0,27 28 døgn 0,39 0,22 0,20 0,18 0,08 0,11 145 døgn 0,18 0,24 0,34 0,77 0,59 0,30 230 døgn 0,70 0,34 0,41 0,81 0,65 0,38 400 døgn 0,80 0,44 0,50 0,58 0,41 0,28 750 døgn 0,82 0,68 0,55 0,44 0,35 0,27 0,30 0,44 0,59 0,33 0,44 0,48 D a0, 10-12 m 2 /s 7,63 5,70 9,09 5,22 4,93 4,21 0,46 0,39 0,45 0,45 0,54 0,45 D a0, 10-12 m 2 /s 10,20 4,77 5,72 7,40 7,92 4,35 24

4 Sammenstilling og vurdering 4.1 Beregnet overflatekonsentrasjon Beregnede verdier for overflatekonsentrasjonen ved eksponering i sjøvann, C 0, er plottet i Figur 6 og 7 for henholdsvis normaldensitetsbetong (ND) og lettbetong (LWA). Det er store variasjoner i datamaterialet, og det er kun foretatt plotting av varianter med mange verdier for å se trenden. For ND-betong er det mange verdier for neddykket og tidevannseksponert betong med ren portlandsement og betong med 10-20 % flygeaske, alle uten silikatilsetning. Det er tydelig forskjell på trendlinjene for tidevannseksponert betong og betong eksponert neddykket. Betong med flygeaske har vesentlig høyere overflatekonsentrasjon enn betong med ren portlandsement. Overflatekonsentrasjon ND betong 1,2 y = 0,2801x 0,1375 R 2 = 0,5329 1 Tidevann FA y = 0,3227x 0,0751 R 2 = 0,3771 0,8 Neddykket FA y = 0,0485x 0,3453 R 2 = 0,68 C0, % Cl- 0,6 Tidevann CEM I y = 0,0288x 0,3689 R 2 = 0,7411 0,4 Neddykket CEM I Tidevann, 10-20 % FA, 0 Si 0,2 Tidevann, CEM I, 0 Si Neddykket, 10-20 % FA, 0 Si Neddykket, CEM I, 0 Si 0 0 1000 2000 3000 4000 Eksponeringstid, dager Figur 6 Overflatekonsentrasjon for ND-betong 25

Overflatekonsentrasjon for lettbetong 2,5 2 Tidevann CEM I+Si y = 0,0271x 0,5255 R 2 = 0,8172 C0, % Cl- 1,5 1 Neddykket CEM I+Si y = 0,2013x 0,2382 R 2 = 0,4077 y = 0,0995x 0,2919 R 2 = 0,3836 Neddykket, Slagg 0,5 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Eksponeringstid, dager Tidevann, CEM I, 8 Si Neddykket CEM I, 0 Si Neddykket, CEM I, 8 Si Neddykket, 50-80 Slagg Figur 7 Overflatekonsentrasjon for lettbetong For lettbetong er det langt færre verdier og kortere eksponeringstider. Mange verdier er tvilsomme fordi profilet har en karakter som omtalt i pkt 3.4. Disse profilene gir kunstig høy overflatekonsentrasjon og er derfor utelatt. Trendlinja for betong i tidevannssonen med silikastøv viser en stigende kurve selv etter 9 år. Det er også lagt inn trendlinjer for neddykket betong med 8 % silikastøv og 50-80 % slagg, selv om det er få punkter og kort eksponeringstid. De punktene vi har for neddykket betong uten silikastøv varierer så mye at trendlinja ikke gir noen mening. 4.2 Beregnet diffusjonskoeffisient Betong med og uten tilsetning av pozzolaner gir forskjellig fasong på kloridprofilet og forskjellig diffusjonskoeffisient. Dette er særlig godt dokumentert i prosjektet Ressursvennlig kvalitetsbetong /8/. Figur 9 viser typiske kloridprofiler for betong med ren portlandsement sammenlignet med betong med 20 % flygeasketilsetning etter hhv 1 og 10 års eksponering. 26

0,70 Kloridinnhold, % av tørr betongvekt 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 CEM I - 1 år STD FA - 1 år CEM I- 10 år STD FA - 10 år 0,10 0,00 0 1 2 3 4 5 6 Avstand fra overflata, cm Figur 9 Kloridprofiler for betong med ulike sementtyper etter 1 og 10 års eksponering (neddykket) Beregnede diffusjonskoeffisienter for normaldensitetsbetong eksponert neddykket og i tidevannssonen i 9 10 år er plottet i Figur 8. Dataene er hentet fra Ressursvennlig kvalitetsbetong /8/ og representerer 4 blandinger med ren portlandsement og 4 blandinger som er tilsatt 20 % flygeaske. Alle varianter har samme vann/bindemiddelforhold (0,45). Alle verdier, både fra eksponering av støpehudflater og sagflater, er tatt med i figuren. 27

Diffusjonskoeffisient D, 10-12 m 2 /s 12 10 8 6 4 y = -0,3794Ln(x) + 5,3734 R 2 = 0,182 y = -0,7984Ln(x) + 6,7134 R 2 = 0,6703 y = -0,9638Ln(x) + 11,124 R 2 = 0,7121 y = -1,275Ln(x) + 10,904 R 2 = 0,7934 Neddykket, CEM I, 0 % Si Neddykket, 20 % FA, 0 % Si Tidevann, CEM I, 0 % Si Tidevann, 20 % FA, 0 % Si Tidevann CEM I 2 Neddykket CEM I Tidevann FA 0 0 1000 2000 3000 4000 Eksponeringstid, dager Neddykket FA Figur 8 Oppnådde diffusjonskoeffisienter ved 9-10 års eksponering neddykket og i tidevannssonen /8/ for betong med og uten flygeaske Selv om reduksjonen av diffusjonskoeffisienten på grunn av aldring avtar eller opphører over tid, vil betong med flygeasketilsetning ha lavere kloridinntrenging på lang sikt på grunn av vesentlig lavere effektiv diffusjonskoeffisient. 4.3 Beregnet initiell diffusjonskoeffisient D a0 Ved beregning av og D a0 tas det kun hensyn til tida fra eksponering starter. Tida fram til eksponering varierer, uten at dette tas hensyn til. Verdiene for D a0 varierer kraftig. En oversikt over beregnede verdier for D a0, det vil si teoretisk oppnådd verdi for D etter 28 døgns eksponering er vist i Tabell 17, mens beregnede middelverdier er vist i Tabell 18. 28